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地震模拟试验系统控制技术研究(学术型)

作　者: 肖长志
导　师: 韩俊伟
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 地震模拟试验系统振动控制时域波形再现人工地震波
分类号: P315.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在通信行业中,为考核电信设备的抗震性能,必须进行以随机振动为主的试验考核。本文以地震模拟试验系统BD-YZT振动台数控系统的改造为背景,通过提升地震模拟试验系统的频率特性和地震波的跟踪复现精度,提高抗震性能的检测能力,进而减轻电信设备在地震中受到的破坏、提高通信系统的运行可靠性。首先,为了在地震模拟试验系统中实现高精度的随机振动试验,研究了时域波形再现算法。分析了该算法的基本步骤,采用H 1法离线辨识系统频响函数,选择基于迭代智能控制思想的迭代运算修正驱动谱,对在数控TWR软件中实现该算法的要点进行了概括,给出了算法的流程图。其次,为了在地震模拟试验系统的数控TWR软件中实现人工地震波的反演和合成,本文结合YD5083—2005《电信设备抗地震性能检测规范》中的要求,对人工地震波的合成理论进行了研究。分析了三角级数法反应谱拟合的基本原理,重点推导了三角级数法的数学模型,并在三角级数法的基础上做出了一定的改进,减少了合成人工地震波的时间,使所合成的人工地震波的反应谱快速的高精度的收敛于目标谱。再次,在数控TWR软件设计方面,根据TWR软件的功能要求,划分了整个软件的功能模块,介绍了快速控制原型技术以及支持快速控制原型技术的Real-Time Windows Target软件设计环境,确定了软件的总体结构并设计了系统的实时模型,应用Matlab的界面开发工具GUIDE设计了软件的用户界面,对用户界面中的子窗口和菜单进行了简单的介绍。设计的软件实现了各种驱动信号的生成、迭代处理、显示和后处理等功能。最后,将振动控制系统与伺服控制系统连接起来,对改造后的地震模拟试验系统进行了试验测试。结果表明数控系统能实现要求的功能,整体上提高了原有地震模拟试验系统的频率特性和地震波的跟踪复现精度,满足振动特性试验和YD5083—2005《电信设备抗地震性能检测规范》的要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-21
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  10-11
    1.1.1 课题来源  10
    1.1.2 研究的目的和意义  10-11
  1.2 地震模拟试验系统概述  11-13
  1.3 国内外研究现状  13-19
    1.3.1 振动台的发展及研究现状  13-16
    1.3.2 单轴振动台的振动控制技术的发展概况  16-18
    1.3.3 人工地震波合成研究的发展现状  18-19
  1.4 本文的主要研究内容  19-21
第2章时域波形再现算法研究  21-32
  2.1 引言  21
  2.2 振动控制的控制机理分析  21-23
  2.3 时域波形再现算法的基本步骤  23-27
    2.3.1 频响函数辨识  24-26
    2.3.2 迭代运算修正驱动谱  26-27
  2.4 时域波形再现的精度指标  27-28
  2.5 基于H1 法的时域波形再现算法  28-31
    2.5.1 基于H1 法的时域波形再现算法的实现  28-30
    2.5.2 基于H1 法的时域波形再现算法的流程图  30-31
  2.6 本章小结  31-32
第3章人工地震波合成探究  32-42
  3.1 引言  32
  3.2 人工地震波合成的常用方法  32-34
  3.3 三角级数法反应谱拟合的基本理论  34-36
    3.3.1 三角级数法的数学模型  34-35
    3.3.2 初始波的修正方法  35-36
  3.4 基于三角级数法的人工地震波合成的改进  36-38
    3.4.1 初始波的修正方法的改进  37
    3.4.2 反应谱的精确计算法  37-38
    3.4.3 迭代模型的确定  38
  3.5 实例仿真分析  38-41
    3.5.1 目标反应谱的确定  38-40
    3.5.2 具体参数值的确定  40
    3.5.3 编制程序合成人工地震波  40-41
  3.6 本章小结  41-42
第4章数字控制系统TWR 软件设计  42-53
  4.1 引言  42
  4.2 数字控制系统软件的功能要求  42-43
  4.3 软件设计环境  43-46
    4.3.1 快速控制原型技术  43-45
    4.3.2 MATLAB/Real-Time Windows Target 实时应用解决方案  45-46
    4.3.3 MATLAB 的GUI 界面开发工具  46
  4.4 数控系统TWR 软件  46-52
    4.4.1 软件的总体结构  46-47
    4.4.2 系统实时模型  47-48
    4.4.3 用户界面  48-51
    4.4.4 菜单介绍  51-52
  4.5 本章小结  52-53
第5章地震模拟试验系统试验测试  53-63
  5.1 引言  53
  5.2 地震模拟试验系统构成  53-54
  5.3 地震模拟试验系统试验测试  54-62
    5.3.1 正弦定频试验  55-57
    5.3.2 拍波试验  57-58
    5.3.3 正弦扫频波试验  58-59
    5.3.4 人工地震波试验  59-62
  5.4 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-68
攻读硕士学位期间发表的学术论文  68-70
致谢  70

地震模拟试验系统控制技术研究(学术型)

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